在金屬切削加工中,當切削深度與晶粒尺寸相當時,材料微觀結構則成為影響切削加工過程的主要因素,因此研究材料晶粒尺寸對切削特性及表面完整性的影響具有重要意義。本文通過軋制及熱處理的方法,在不同退火溫度下制備了不同晶粒尺寸的T2純銅工件,并開展端面車削實驗,研究晶粒尺寸對切削特性及表面完整性的影響規(guī)律,基于Deform-3D仿真軟件建立了端面車削有限元預測模型。主要研究內容如下:(1)采用軋制變形及高溫熱處理的方法,通過控制軋制下壓量、熱處理溫度及保溫時間制備晶粒尺寸不同且組織均勻性良好的純銅工件,用于開展端面車削實驗;(2)開展端面車削實驗,并采集車削過程中的切削力信號和收集純銅切屑,通過對比和分析不同晶粒尺寸純銅工件的切削力、切屑形態(tài)及剪切角,基于晶粒尺寸與材料塑性變形過程中流動應力的關系,研究晶粒尺寸對切削特性的影響;(3)通過對比和分析不同晶粒尺寸工件已加工表面的切削殘余應力、塑性流動層及表面硬化程度,基于應力加載循環(huán)及加工硬化,研究晶粒尺寸對純銅工件端面車削表面完整性的影響規(guī)律;(4)建立晶粒尺寸相關的Johnson-Cook本構模型,利用Deform-3D有限元軟件對端面車削過程進...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
        1.1.1 弱剛性構件的極端制造
        1.1.2 課題研究意義
    1.2 材料微觀組織對機械加工影響的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 材料微觀組織對切削力的影響
        1.2.2 材料微觀組織對表面完整性的影響
    1.3 切削模型及切屑形成機理研究現(xiàn)狀
    1.4 切削加工表面完整性研究現(xiàn)狀
        1.4.1 切削加工表面完整性的概念
        1.4.2 殘余應力的測量與表征
        1.4.3 表面粗糙度的測量與表征
        1.4.4 顯微硬度的測量與表征
    1.5 切削殘余應力的研究現(xiàn)狀
    1.6 論文研究思路及內容
2 試樣制備及端面車削實驗
    2.1 不同晶粒尺寸T2 純銅試樣制備
        2.1.1 晶粒尺寸調控理論基礎
        2.1.2 不同晶粒尺寸工件制備工藝
        2.1.3 金相顯微組織觀察及分析
    2.2 端面車削實驗方案設計
    2.3 分析測試方法
        2.3.1 端面車削切削力的測量與表征
        2.3.2 端面車削切削力的測量與表征
        2.3.3 切削殘余應力的測量與表征
        2.3.4 塑性流動層的測量與表征
        2.3.5 表面硬化的測量與表征
    2.4 本章小結
3 晶粒尺寸對切削特性的影響
    3.1 晶粒尺寸對切削力的影響
        3.1.1 端面車削切削力測量結果
        3.1.2 晶粒尺寸對切削力影響分析
    3.2 晶粒尺寸對切屑形態(tài)的影響
        3.2.1 晶粒尺寸對切屑宏觀形態(tài)的影響
        3.2.2 晶粒尺寸對切屑自由表面的片層結構的影響
    3.3 晶粒尺寸對切削剪切角的影響
    3.4 本章小結
4 晶粒尺寸對表面完整性的影響
    4.1 晶粒尺寸對切削殘余應力的影響
        4.1.1 端面車削加工表面殘余應力產(chǎn)生機理分析
        4.1.2 車削表面殘余應力的測量結果
        4.1.3 晶粒尺寸對車削表面殘余應力的影響分析
    4.2 晶粒尺寸對塑性流動層的的影響
    4.3 晶粒尺寸對加工硬化的影響
        4.3.1 加工硬化表征方法
        4.3.2 晶粒尺寸對加工硬化的影響
    4.4 本章小結
5 基于Deform-3D的有限元切削模型
    5.1 Deform-3D有限元軟件概述
        5.1.1 Deform軟件簡介
        5.1.2 Deform-3D仿真流程
    5.2 端面車削有限元模型建立
        5.2.1 幾何模型建立
        5.2.2 網(wǎng)格劃分及重劃分標準
        5.2.3 材料模型建立
        5.2.4 接觸屬性模型確定
    5.3 端面車削有限元結果分析
        5.3.1 切削力預測結果分析
        5.3.2 殘余應力的預測結果分析
        5.3.3 表面應變的預測結果分析
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝



本文編號：4032772